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【题目】如图所示,相距为L的两条足够长的平行金属导轨,与水平面的夹角为θ,导轨上固定有质量均为m,电阻均为R的两根相同的导体棒,导体棒MN上方轨道粗糙,下方光滑,整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B.将两根导体棒同时释放后,观察到导体棒MN下滑而EF保持静止,当MN下滑速度最大时,EF与轨道间的摩擦力刚好到达最大静摩擦力,下列叙述正确的是
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A. 导体棒EF与轨道之间的最大静摩擦力为mgsinθ
B. 导体棒MN的最大速度为![]()
C. 导体棒MN受到的最大安培力为mgsinθ
D. 导体棒MN所受重力的最大功率为![]()
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【题目】如图所示,M1NlPlQl和M2N2P2Q2为在同一竖直面内足够长的金属导轨,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。导轨的M1Nl段与M2N2段相互平行,距离为L;PlQl段与P2Q2段也是平行的,距离为L/2。质量为m金属杆a、b垂直与导轨放置,一不可伸长的绝缘轻线一端系在金属杆b,另一端绕过定滑轮与质量也为m的重物c相连,绝缘轻线的水平部分与PlQl平行且足够长。已知两杆在运动过程中始终垂直于导轨并与导轨保持光滑接触,两杆与导轨构成的回路的总电阻始终为R,重力加速度为g。
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(1)若保持a固定。释放b,求b的最终速度的大小;
(2)若同时释放a、b,在释放a、b的同时对a施加一水平向左的恒力F=2mg,当重物c下降高度为h时,a达到最大速度,求:
①a的最大速度;
②才释放a、b到a达到最大速度的过程中,两杆与导轨构成的回来中产生的电能。
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【题目】如图所示,匀强磁场的方向竖直向下.磁场中有光滑的水平桌面,在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管.在垂直于试管的水平拉力F作用下,试管向右匀速运动,带电小球能从试管口处飞出.关于带电小球及其在离开试管前的运动,下列说法中正确的是( )
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A. 小球带负电
B. 小球运动的轨迹是一条抛物线
C. 洛伦兹力对小球做正功
D. 要保持试管匀速运动,拉力F应逐渐增大
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【题目】(9分)现有一刻度盘总共有N小格、且刻度均匀,量程未准确确定的电压表V1,已知其量程在13—16V之间,内阻
。为测定其准确量程U1,实验室提供了如下表所列的器材,要求方法简洁,尽可能减少误差,并能测出多组数据。
器材(代号) | 规格 |
标准电压表V2 | 量程3V,内阻r2=30kΩ |
电流表A | 量程3A,内阻r3=0.01Ω |
滑动变阻器R | 总阻值1kΩ |
稳压电源E | 20V,内阻很小 |
开关S、导线若干 |
某同学设计了如图所示的甲、乙、丙三种电路图:
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你认为选择_______电路图测量效果最好。(填“甲”、“乙”、“丙”)
(2)根据测量效果最好的那个电路图,将下列有关器材连接成测量电路。
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(3)若选择测量数据中的一组来计算V1的量程U1,则所用的表达式U1=_ __,式中各符号表示的物理量是:____。
【答案】(1)乙;(2)实物连线见解析;(3)
;其中N:V1的总格数;N1:V1的读出格数,U2:V2的读数,R1:待测表内阻,R2:V2表内阻。(两个表内阻可以用150和30代替)
【解析】
试题分析:(1)待测电压表允许的最大电流为:
,而电流表A 的量程为3A,所以两者串联不合适,图甲不合适;图丙中两电压表的量程相差较大,两表并联也不合适;电压表V2允许的最大电流
,所以两电表可以串联,图乙正确;(2)测量电路如图:
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(3)通过两电表的电流
,V1两端的电压:
,V1的量程为:
,其中其中N:V1的总格数;N1:V1的读出格数;U2:V2的读数;R1:待测表内阻;R2:V2表内阻。
考点:测量电压表的量程。
【题型】实验题
【束】
43
【题目】如图所示,质量为M的导体棒ab的电阻为r,水平放在相距为l的竖直光滑金属导轨上.导轨平面处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向外的匀强磁场中.左侧是水平放置、间距为d的平行金属板.导轨上方与一可变电阻R连接,导轨电阻不计,导体棒与导轨始终接触良好.重力加速度为g.
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(1)调节可变电阻的阻值为R1=3r,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,将带电量为+q的微粒沿金属板间的中心线水平射入金属板间,恰好能匀速通过.求棒下滑的速率v和带电微粒的质量m.
(2)改变可变电阻的阻值为R2=4r,同样在导体棒沿导轨匀速下滑时,将该微粒沿原来的中心线水平射入金属板间,若微粒最后碰到金属板并被吸收.求微粒在金属板间运动的时间t.
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【题目】从同一地点同时开始沿同一方向做直线运动的两个物体I、II的速度图象如图所示.在0~t0时间内,下列说法中正确的是
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A. I物体的位移不断增大,II物体的位移不断减小
B. I物体的加速度不断增大,II物体的加速度不断减小
C. I、II两个物体的加速度都在不断减小
D. I、II两个物体的平均速度大小都是![]()
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【题目】有电阻的导电圆盘半径为R,其边缘用电阻不计的导电材料包裹,可绕固定点O在水平面内转动,其轴心O和边缘处电刷A均不会在转动时产生阻力,空气阻力也忽略不计。用导线将电动势为E的电源、导电圆盘、电阻和开关连接成闭合回路,如图甲所示在圆盘所在区域内充满竖直向下的匀强磁场,如图乙所示只在A、O之间的一块圆形区域内存在竖直向下的匀强磁场,两图中磁场的磁感应强度大小均为B,且磁场区域固定。如果将开关S闭合,圆盘将会转动起来。
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(1)在图甲中,将开关S闭合足够长时间后,圆盘转速达到稳定。
a.从上往下看,圆盘的转动方向是顺时针还是逆时针?
b.求稳定时圆盘转动的角速度
的大小。
(2)在图乙中,进行了两次操作:第一次,当圆盘加速到
时将开关断开,圆盘逐渐减速停下;第二次,当圆盘加速到
时将开关断开,圆盘逐渐减速停下。已知从理论上可以证明:在圆盘减速过程中任意一个极短的时间
内,角速度的变化量
,F是该时刻圆盘在磁场区域受到的安培力的大小,k为常量。求两次操作中从开始减速到停下的过程中圆盘转过的角度之比
。
(3)由于图甲中的磁场范围比图乙中的大,所以刚闭合开关瞬时,图甲中圆盘比图乙中圆盘加速得快。有人认为:断开开关后,图甲中圆盘也将比图乙中圆盘减速得快。请分析说明这样的想法是否正确。
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【题目】如图所示,质量为M的导体棒ab的电阻为r,水平放在相距为l的竖直光滑金属导轨上.导轨平面处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向外的匀强磁场中.左侧是水平放置、间距为d的平行金属板.导轨上方与一可变电阻R连接,导轨电阻不计,导体棒与导轨始终接触良好.重力加速度为g.
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(1)调节可变电阻的阻值为R1=3r,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,将带电量为+q的微粒沿金属板间的中心线水平射入金属板间,恰好能匀速通过.求棒下滑的速率v和带电微粒的质量m.
(2)改变可变电阻的阻值为R2=4r,同样在导体棒沿导轨匀速下滑时,将该微粒沿原来的中心线水平射入金属板间,若微粒最后碰到金属板并被吸收.求微粒在金属板间运动的时间t.
【答案】(1)
,
(2)
【解析】试题分析:棒匀速下滑,安培力与重力平衡,可求解棒下滑的速率。由于带电微粒在板间匀速运动,受力平衡可求带电微粒的质量;电压增大使微粒射入后向上偏转,由运动学规律可求微粒在金属板间运动的时间。
(1)棒匀速下滑,有
回路中的电流
将R1=3r代入棒下滑的速率
金属板间的电压U=IR1
带电微粒在板间匀速运动,有![]()
联立解得带电微粒的质量
(2)导体棒沿导轨匀速下滑,回路电流保持不变,金属板间的电压![]()
电压增大使微粒射入后向上偏转,有
,
联立解得微粒在金属板间运动的时间
【题型】解答题
【结束】
44
【题目】如图所示,光滑水平面上一质量为M、长为L的木板右端靠竖直墙壁.质量为m的小滑块(可视为质点)以水平速度v0滑上木板的左端,滑到木板的右端时速度恰好为零.
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(1)求小滑块与木板间的摩擦力大小;
(2)现小滑块仍以水平速度v0从木板的右端向左滑动,求小滑块在木板上的滑行距离.
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【题目】地球表面附近存在一个竖直向下的电场,其大小约为100V/m。在该电场的作用下,大气中正离子向下运动,负离子向上运动,从而形成较为稳定的电流,这叫做晴天地空电流。地表附近某处地空电流虽然微弱,但全球地空电流的总电流强度很大,约为1800A。以下分析问题时假设地空电流在全球各处均匀分布。
(1)请问地表附近从高处到低处电势升高还是降低?
(2)如果认为此电场是由地球表面均匀分布的负电荷产生的,且已知电荷均匀分布的带电球面在球面外某处产生的场强相当于电荷全部集中在球心所产生的场强;地表附近电场的大小用E表示,地球半径用R表示,静电力常量用k表示,请写出地表所带电荷量的大小Q的表达式;
(3)取地球表面积S=5.1×1014m2,试计算地表附近空气的电阻率ρ0的大小;
(4)我们知道电流的周围会有磁场,那么全球均匀分布的地空电流是否会在地球表面形成磁场?如果会,说明方向;如果不会,说明理由。
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【题目】如图所示,为一环形磁约束装置的原理图,圆心为原点O、半径为R0的圆形区域Ⅰ内有方向垂直xOy平面向里的匀强磁场。一束质量为m、电荷量为q、初速度为v0的带正电粒子从坐标为(0、R0)的A点沿y负方向射入磁场区域Ⅰ,粒子全部经过x轴上的P点,方向沿x轴正方向。当在环形区域Ⅱ加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场时,上述粒子仍从A点沿y轴负方向射入区域Ⅰ,粒子经过区域Ⅱ后从Q点第2次射入区域Ⅰ,已知OQ与x轴正方向成60°。不计重力和粒子间的相互作用。求:
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(1)区域Ⅰ中磁感应强度B1的大小;
(2)若要使所有的粒子均约束在区域内,则环形区域Ⅱ中B2的大小、方向及环形半径R至少为多大;
(3)粒子从A点沿y轴负方向射入后至再次以相同的速度经过A点的运动周期。
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【题目】如图所示,一质量为m=0.10kg的小物块以初速度υ0从粗糙水平桌面上某处开始运动,经时间t=0.2s后以速度
飞离桌面,最终落在水平地面上。物块与桌面间的动摩擦因数μ=0.25,桌面高h=0.45m,不计空气阻力,重力加速度g取
。求:
![]()
(1)小物块的初速度
的大小;
(2)小物块落地点距飞出点的水平距离x;
(3)小物块落地时的动能
。
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